[發(fā)明專利]基于空間像線性擬合的投影物鏡波像差檢測系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210303465.5
• 申請(qǐng)日: 2012-08-23
• 公開（公告）號(hào): CN102854757A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆觀勇;王向朝;徐東波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G03F7/20
• 分類號(hào): G03F7/20;G01M11/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張澤純

1.一種用于光刻機(jī)的基于空間像線性擬合的投影物鏡波像差檢測系統(tǒng)，包括產(chǎn)生照明光束的照明光源；調(diào)整照明光強(qiáng)分布和部分相干因子大小的照明系統(tǒng)；用于承載掩模，并具有精確定位能力的掩模臺(tái)；將通過測試掩模上的檢測標(biāo)記的光束匯聚到硅片面且數(shù)值孔徑可調(diào)的投影物鏡；承載硅片并具有三維掃描能力和精確定位能力的工件臺(tái)；安裝在工件臺(tái)上的像傳感器，與所述像傳感器相連并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)，其特點(diǎn)在于：

所述檢測標(biāo)記由一組分別位于0°、30°、45°、90°、135°、150°方向的孤立空?qǐng)D形組成，各個(gè)方向的圖形的線寬都為CD?nm，周期都為P?nm；

所述的像傳感器為CCD或透射像傳感器，所述的像傳感器能夠在水平方向和垂軸方向進(jìn)行掃描，水平方向和垂直方向定位精度都高于30nm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間像線性擬合的投影物鏡波像差檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的孤立空周期P的范圍為1000nm~3000nm，所述的孤立空寬度CD的取值范圍為100nm≤CD≤0.25*P?nm。

3.利用權(quán)利要求1或2所述的基于空間像線性擬合的投影物鏡波像差檢測系統(tǒng)檢測波像差的方法，包括以下步驟：

（1）計(jì)算空間像的線性擬合矩陣：

無像差的擬合向量I_o和j階澤尼克像差的擬合向量T_j的計(jì)算公式如下：

I0=∫-∞+∞∫J^~(f^,g^)·|Ec|2df^dg^]]>

Tj=∫-∞+∞∫J^~(f^,g^)·2Re{i·Ec*Ej}df^dg^]]>

其中，表示光源，和是光源坐標(biāo)，E_c和E_j分別為：

Ec=∫-∞+∞O(f^′)exp{-i2πλ1-[(f^+f^′)2+g^2]NA2·z}exp(-i2πf′x)df′]]>

Ej=2πλ∫-∞+∞Rj·O(f^′)·exp{-i2πλ1-[(f^+f^′)2+g^2]NA2·z}exp(-i2πf^′x)df^′]]>

其中，O(f′)表示0°方向檢測標(biāo)記的衍射譜，和是光瞳面坐標(biāo)，λ表示光刻機(jī)工作波長，NA是數(shù)值孔徑，z表示離焦量，x表示像面坐標(biāo)，R_j是j階澤尼克多項(xiàng)式；

采用具有數(shù)值運(yùn)算功能的MATLAB軟件，計(jì)算無像差的擬合向量I_o和j階澤尼克像差的擬合向量T_j，將1～37階澤尼克像差對(duì)應(yīng)的擬合向量構(gòu)成線性擬合矩陣T：

T＝[T₁，T₂，…，T₃₇]；

（2）計(jì)算旋轉(zhuǎn)矩陣：

轉(zhuǎn)換矩陣表示角度為的孤立空與0°孤立空的澤尼克像差關(guān)系，根據(jù)澤尼克多項(xiàng)式和孤立空角度計(jì)算旋轉(zhuǎn)矩陣，澤尼克多項(xiàng)式表示為與半徑□有關(guān)的多項(xiàng)式和與角度□有關(guān)的多項(xiàng)式的乘積：

Rj(ρ,θ)=Anm(ρ)Φjm(θ)]]>

用表示旋轉(zhuǎn)矩陣中第p行和第q列的值，當(dāng)時(shí)，

當(dāng)Φpm(θ)=cos(mθ)]]>時(shí)，

當(dāng)Φpm(θ)=sin(mθ)]]>時(shí)，

根據(jù)上面公式，采用具有數(shù)值運(yùn)算功能的MATLAB軟件，得到孤立空方向?yàn)?°、30°、45°、90°、135°和150°時(shí)的旋轉(zhuǎn)矩陣分別為和

（3）啟動(dòng)光刻機(jī)采集空間像：

設(shè)置光刻機(jī)投影物鏡NA、照明方式、部分相干因子、空間像的測量范圍、空間像的測量步長等光刻機(jī)的工作條件；加載帶有上面所述檢測標(biāo)記的掩模板，啟動(dòng)光刻機(jī)，傳感器采集該掩模板上0°、30°、45°、90°、135°和150°檢測標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的空間像分別為和

4）對(duì)空間像進(jìn)行線性擬合得到澤尼克像差：

根據(jù)測量空間像和擬合矩陣，根據(jù)下列公式計(jì)算澤尼克像差：

Z＝(S′S)^-11·S′_Ilinear

其中，

Ilinear=Ir1-I0Ir2-I0...Ir6-I0,]]>